DE2753269A1

DE2753269A1 - Dynamischer waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2753269A1
Application number: DE19772753269
Authority: DE
Inventors: Rene Denjean
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1976-12-07
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1978-06-08
Also published as: JPS5373642A; FR2373769A1; US4174748A

Description

PATENTANWÄLTE -^ Dr.R'<JFFDipL-lng.J.

7 Stuttgart-1, Neckaratrato 50

AIR INDUSTRIE 0678 77 B Dynamischer Wärmeaustauscher.

Die Erfindung betrifft die dynamischen Wärmeaustauscher, d.h. die Austauscher mit einem Rotor, in welchem eine gewisse Zahl von Durchlässen ausgebildet ist, wobei dieser Rotor gegenüber zwei Umlaufleitungen so angeordnet ist, daß er auf einem Sektor von einem heißen, in einem der beiden Leitungen strömenden Strömungsmittel und auf einem anderen Sektor von einem kalten, in der anderen Leitung strömenden Strömungemittel durchströmt wird.

Es sind Wärmeaustauscher dieser Art mit wenigstens einem Rotor bekannt, in welchem eine gewisse Zahl von Durchlässen ausgebildet ist, und welcher in Bezug auf zwei Umlaufleitungen so angeordnet ist, daß er auf einem Sektor von einem heißen, In einer der beiden Leitungen strömenden Strömungsmittel und auf einem anderen Sektor von einem kalten, In der anderen Leitung strömenden Strömungsmittel durchströmt wird.

In einem derartigen Austauscher besitzt der Rotor eine Ringkörperform, welche einen mittleren Raum freiläßt, die In diesem Rotor ausgebildeten Durchlässe sind radial oder praktisch radial, so daß sie die zylindrische Aussenfläche des Rotors mit der zylindrischen Innenfläche desselben verbinden, die Drehachse dee Rotors liegt senkrecht zu den beiden Umlaufleitungen, wenigstens in ihrer unmittelbaren Nähe des Rotors, und der mittlere Raum ist durch eine vorzugsweise diametrale Wand unterteilt, welche sich parallel zu den beiden UmIaufleitungen erstreckt, wenigstens in unmittelbarer Nähe des Rotors.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine äußere Ab-

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dichtungszone an der zylindrischen Aussenfläche des Rotors herzustellen.

Ferner ist vorgeschlagen worden, eine innere Abdichtungszone vorzusehen, welche an der zylindrischen Innenfläche des Rotors dadurch erhalten werden kann, daß man der diametralen Wand eine gewisse Dicke gibt, wenigstens in der Nähe der zylindrischen Innenfläche.

Wärmeaustauscher mit den obigen bekannten Kenngrößen sind in der britischen Patentschrift 1 444 203, der USA-Patentschrift 1 603 026, der Schweizerischen Patentschrift 391 753 und der U3A-Patent3chrift 1 843 252 beschrieben.

Bei diesen Austauschern treten zwei Probleme auf, welche die vorliegende Erfindung lösen will.

Das erste Problem besteht in der Verschmutzung der Durchlässe des Rotors.

Das zweite Problem besteht in der Kondensationsgefahr in den kalten Zonen des Rotors.

Diese beiden Probleme sind umso wichtiger, als ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung das der Wärmeaustauscher zwischen von einem Kessel kommenden heißen Rauchgasen und der den Sauerstoffträger bildenden kalten Luft zur Speisung dieses Kessels ist.

Es besteht die Gefahr, daß die Rauchgase schnell die Durchlässe des Rotors verschmutzen.

Ferner besteht die Gefahr einer Kondensation der

Rauchgase in den kalten Zonen des Rotors, wodurch ätzende Produkte entstehen (insbesondere saure schwefelhaltige Flüssigkeiten).

Um dem ersten dieser Nachteile (Verschmutzung der

Durchlässe des Rotors) abzuhelfen, werden Mittel zur Reinigung durch Strömungsmittelstrahlen vorgesehen, um durch Blasung in den Durchlässen des Rotors zu wirken, wobei diese Blasung zwischen einer ausseren Abdichtungszone und einer gegenüberliegenden inneren Abdichtungszone erfolgt.

Um dem zweiten dieser Nachteile (Niederschlagsgefahr in den kalten Zonen des Rotors) abzuhelfen, werden Mittel zur Vorwärmung durch Strömungsmittelstrahlen vorgesehen, um durch Blasung in den Durchlässen des Rotors zu wirken, wobei diese Blasung zwischen den beiden anderen einander gegenüberliegenden Dichtungszonen,

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d.h. einer äußeren und einer inneren Dichtungszone, erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfassen diese Reinigungsmittel wenigstens eine Öffnung, welche in die betreffende äußere Dichtungszone mündet und mit Strömungsmittel gespeist wird, welches strömungsaufwärts von dem Austauscher mittels Mitteln zur Druckerhöhung entnommen wird, und wenigstens einen Kanal, welcher von der entsprechenden inneren Dichtungszone ausgeht und in den Teil des mittleren Raums mündet, welcher der Leitung entspricht, in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt.

Bei dieser Ausführungsform umfassen die Vorwärmmittel wenigstens eine Öffnung, welche in die betreffende äußere Dichtungszone mündet und mit Strömungsmittel gespeist wird, welches stromungsabwärts von dem Austauscher mittels Mitteln zur Druckerhöhung entnommen wird, und wenigstens einen Kanal, welcher von der entsprechenden inneren Dichtungszone ausgeht und in den Teil des mittleren Raums mündet, welcher der Leitung entspricht, in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt.

Die einzige Abbildung ist ein schematischer Schnitt eines dynamischen Wärmeaustauschers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In dieser Abbildung ist in einem schematischen Schnitt ein dynamischer Wärmeaustauscher zwischen von einem (nicht dargestellten) Kessel kommenden Rauchgasen und der zur Speisung dieses Kessels bestimmten, den Sauerstoffträger bildenden Luft, so daß ein derartiger Austauscher mit Wärmerückgewinnung arbeitet.

Der Austauscher enthält einen Rotor 1, in welchem eine gewisse Zahl von Durchlässen 2 ausgebildet ist, und zwei lotrechte Umlaufleitungen, nämlich die von oben nach unten von den Rauchgasen durchströmte Leitung 5 und die von unten nach oben von der den Sauerstoff träger bildenden Luft durchströmte Leitung 4.

Der Rotor 1 ist in Bezug auf diese beiden UmlaufIeitungen 3 und 4 so angeordnet, daß er auf einem Sektor von den in der Leitung 3 strömenden Rauchgasen und auf einem anderen Sektor von der den Sauerstoffträger bildenden, in der Leitung 4 strömenden Luft durchströmt wird.

Der Rotor 1 ist ringkörperförmig und läßt einen mittleren Raum 5 frei.

Die in dem Rotor 1 ausgebildeten Durchlässe 2 sind ra-809823/0726

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dial oder praktisch radial, so daß sie die zylindrische Außenfläche 6 des Rotors 1 mit der zylindrischen Innenfläche 7 des Rotors 1 verbinden.

Die Drehachse X-X des Rotors 1 liegt senkrecht

zu den beiden Umlaufleitungen 3 und 4, wenigstens in ihrer unmittelbaren Nähe de3 Rotors 1.

Der mittlere Raum 5 ist durch eine diametrale Wand

8 unterteilt, welche zu den beiden Umlaufleitungen 3 und 4 parallel ist, wenigstens in ihrer unmittelbaren Nähe des Rotors 1.

Bei der dargestellten Ausfuhrungsform ist der

Durchmesser des Rotors 1 etwa gleich dem Abstand zwischen den einander abgewandten Wänden 16 und 17 der beiden Umlaufleitungen 3 und 4, deren jede eine Innenwand 18 bzw. 19 besitzt. Die Breite einer jeden UmIaufleitung ist kleiner als der äußere Halbmesser des Rotors 1.

Eine sich der zylindrischen Außenfläche 6 des Rotors 1 anpassende Abschlußwand 20 verbindet die beiden inneren Wände 18 und 19 und grenzt an der zylindrischen Außenfläche 6 eine äussere Dichtungszone 21 ab.

Die diametrale Wand 8 besitzt in der Nähe der zylindrischen Innenfläche 7 des Rotors eine Verdickung 22, deren Umriß sich der cylindrischen Innenfläche 7 anpaßt und an dieser eine innere Dichtungszone 23 abgrenzt.

Die äußere Dichtungszone 21 und die innere Dichtungszone 23 bilden eine Art Labyrinthdichtung, was die Verwendung von mechanischen Dichtungsvorrichtungen mit aneinander reibenden Teilen vnnötig macht.

Die Dicke der diametralen Wand 8 nimmt zweckmäßig

von ihrer Dicke in der Nähe der zylindrischen Innenfläche 7 dee Rotors 1 ab und erreicht einen Kleinstwert an der Stelle der Achse des Rotors 1. Eine derartige Anordnung begünstigt das Strömen der Rauchgase und der den Sauerstoffträger bildenden Luft.

Es sind Mittel N zur Reinigung durch Strömungsmittelströme vorgesehen, welche durch Blasung in den Durchlässen 2 des Rotors 1 wirken, wobei diese Blasung zwischen der äußeren Dichtungszone 21 und der inneren Dichtungszone 23 erfolgt, welche einander gegenüberliegen.

Diese Reinigungsmittel N können zweckmäßig wenig-809823/0726

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stens eine Öffnung 24» und vorzugsweise mehrere Öffnungen 24» welche in die betreffende äußere Dichtungszone 21 münden und mit strömungsaufwärts von dem Austauscher abgenommenem Strömungsmittel gespeist werden,und wenigstens einen Kanal 8a umfassen» welcher von der entsprechenden inneren Dichtungezone 23 ausgeht und in den Teil des mittleren Raums 5 mündet» welcher der Leitung 3 entspricht; in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt.

Das Strömungsmittel wird strömungsaufwarts von dem Austauscher mit Hilfe von Mitteln 26 zur Druckerhöhung entnommen» z.B. mittels eines Ventilators.

Wenn gemäß einer besonderen Anwendung der Erfindung der Wärmeaustausch zwischen Rauchgasen und den Sauerstoffträger bildender Luft erfolgt, wird das Reinigungsmittel durch strömungsaufwarte von dem Austauscher entnommener Rauchgase gebildet, welche in die Durchlässe 2 des Rotors 1 eingeblasen werden,wenn diese von der Rauchgasleitung 3 auf die Leitung 4 für den Sauerstoffträger bildende Luft übergehen.

Ferner wird zweckmäßig der Austauscher mit Mitteln P zur Vorwärmung durch Strömungsmittelstrahlen versehen, welche durch Blasung in den Durchlässen 2 des Rotors 1 wirken. Diese Blasung erfolgt zwischen zwei anderen Dichtungszonen, nämlich einer äußeren Dichtungszone 21 und einer inneren Dichtungszone 23, welche einander gegenüberliegen, während die ersten Dichtungszonen, nämlich die äußere Dichtungszone 21 und die innere Dichtungszone 23, welche einander gegenüberliegen, von den Reinigungsmitteln N eingenommen werden.

Diese Vorwärmmittel P umfassen zweckmäßig wenigstens eine Öffnung 27, und vorzugsweise mehrere Öffnungen 27, welche in die betreffende äußere Dichtungszone münden und mit βtrömungsabwärts von dem Austauscher entnommenem Strömungsmittel gespeist werden, sowie wenigstens einen Kanal 8b, welcher von der entsprechenden inneren Dichtungszone 23 ausgeht und in den Teil des mittleren Raums 5 mündet, welcher der Leitung 4 entspricht, in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt.

Das Strömungsmittel wird strömungaabwärts von dem Austauscher mit Hilfe von Mitteln 29 zur Druckerhöhung entnommen, z.B. mittels eines Ventilators.

Wenn der Austausch zwischen Rauchgasen und den Sauer-809823/0726

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stofftracer bildender Luft erfolgt, wird das Strömungsmittel zur Vorwärmung durch strömungsabwärts von dem Austauscher entnommene, den Sauerstoffträger bildende Luft gebildet, welche in die Durchlässe 2 des Rotors 1 eingebla3en wird, wenn diese von der Leitung 4 für die den Sauerstoffträger bildende Luft auf die Rauchgasleitung 5 übergeht.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform verfügt man so über einen Wärmeaustauscher, welcher dank dieser Reinigungsmittel und dank dieser Vorwärmmittel zuverlässig arbeitet und wenig Wartung erfordert.

In der Abbildung ist durch Pfeile 30 die Strömung der Rauchgase und durch Pfeile 31 die Strömung der den Sauerstoffträger bildenden Luft dargestellt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Γΐ.) Dynamischer Wärmeaustauscher mit einem Rotor

mit radialen Durchlässen, welcher in Bezug auf zwei Umlaufleitungen so angeordnet ist, daß er radial auf einem Sektor von einem in einer der beiden Leitungen strömenden heißen Strömungsmittel und auf einem anderen Sektor von einem in der anderen Leitung strömenden kalten Strömungsmittel durchströmt wird, wobei der Austauscher einen Rotor in Ringkörperform, welcher einen mittleren Raum freiläßt, welcher durch eine sich parallel zu den beiden Umlaufleitungen erstreckende Wand unterteilt ist, wobei die Drehachse des Rotors senkrecht zu den beiden UmlaufIeitungen liegt, wenigstens in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft des Rotors, radiale oder praktisch radiale Durchlässe, welche in diesem Rotor so ausgebildet sind, daß sie seine zylindrische Außenfläche mit seiner zylindrischen Innenfläche verbinden, zwei an der zylindrischen Außenfläche des Rotors vorgesehene äußere Dichtungszonen und zwei an der zylindrischen Innenfläche des Rotors vorgesehene innere Dichtungszonen aufweist, gekennzeichnet durch Mittel N zur Reinigung durch Strömungsmittelstrahlen, welche in die Durchlässe (2) des Rotors (1) eingeblasen werden, wobei diese Blasung zwischen zwei Dichtungszonen erfolgt, nämlich einer äusseren Zone (21) und einer inneren Zone (23), welche einander gegenüberliegen.
2. Austauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch Mittel P zur Vorwärmung durch Strömungsmittelstrahlen, welche in die Durchlässe (2) des Rotors (1) eingeblasen werden, wobei diese Blasung zwischen den beiden anderen Dichtungszonen erfolgt, nämlich einer äußeren Zone (21) und einer inneren Zone (23), welche einander gegenüberliegen.
3. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsmittel N wenigstens eine Öffnung (24), welche in die betreffende äußere Dichtungszone (21) mündet und mit strömungsaufwärts von dem Austauscher mit Hilfe von Druckerhöhungsmitteln (26) entnommenem Strömungsmittel gespeist wird, und wenigstens einen Kanal (8a), welcher von der entsprechenden inneren Dichtungszone (23) ausgeht und in den Teil des mittleren Raums (5) mündet, welcher der Leitung (3) entspricht, in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt, umfassen.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Austauscher nach Anspruch 3, bei welchem der

Austauscher zwischen Rauchgasen und den Sauer3toffträger bildender Luft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmittel durch strömungsaufwärts von dem Austauscher entnommene Rauchgase gebildet wird, wobei die Einblasung dieser Rauchgase in die Durchlässe (2) des Rotors (1) erfolgt, wenn diese von der Rauchgasleitung (3) auf die Leitung (4) für die den Sauerstoffträger bildende Luft übergehen.
5. Austauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmmittel P wenigstens eine Öffnung (27), welche in die betreffende äußere Dichtungszone (21) mundet und mit strömungsabwärts von dem Austauscher mit Hilfe von Druckerhöhungsmitteln (29) entnommenem Strömungsmittel gespeist wird, und wenigstens einen Kanal (8b), welcher von der entsprechenden inneren Dichtungszone (23) ausgeht und in den Teil des mittleren Raums (5) mündet, welcher der Leitung (4) entspricht, in welcher das entnommene Strömungsmittel strömt, umfassen.
6. Austauscher nach Anspruch 5, bei welchem der Austausch zwischen Rauchgasen und den Säuerstoffträger bildender Luft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmmittel durch strömungsabwärts von dem Austauscher entnommene, den Sauerstoffträger bildende Luft gebildet wird, wobei die Einblasung dieser den Sauerstoffträger bildenden Luft in die Durchlässe (2) des Rotors (1) erfolgt, wenn diese von der Leitung (4) für die den Sauerstoffträger bildende Luft auf die Rauchgasleitung (3) übergehen.

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